基于天文摄影测量的定位定向模型研究

发布时间：2020-06-21 20:17

【摘要】：通过观测天体进行定位定向的方法对于在不能采用卫星定位定向的环境下是非常有效的手段,基于天文摄影测量的定位定向技术是天文定位定向自动化的发展方向。本文主要研究了基于天文摄影测量的定位定向模型,论文研究工作如下:(1)系统介绍了天文测量学中的理论基础,包括常用的坐标系统,时间系统,传统天文定位定向方法及天文导航中涉及的各类误差,重点介绍了大气折射对天文导航的影响以及蒙气差改正模型。(2)提出一种在近似测站坐标系下星图识别的算法,分别计算星体理论值与实测值的方位角和高度角,通过比对其偏差来识别天体,并利用软件模拟验证了算法的可用性;通过MATLAB编程语言绘图,得到理论值与实测值之间的对比关系,为后续计算测站天文经纬度与目标定向提供基础。(3)从坐标转换角度出发,推导了基于天文摄影测量的定位定向模型,简化了测量过程,不需要精确切准天体读取水平方位角和竖直高度角,只需利用摄影经纬仪或相机,对多颗天体或单颗天体进行跟踪拍摄,记录拍摄时间和拍摄姿态,即可进行天文定位定向。在解算测站位置参数时,采用了罗德里格矩阵算法,简化了计算过程;此外为了避免利用单颗星进行定位定向模型解算时出现的病态问题,采用盘左盘右的方式延长拍摄时间,不仅改善了解算的几何构型,而且可以消除仪器系统误差,最终通过实验验证了模型的可靠性。(4)针对研究的模型和算法进行了相关的实验,对太阳和月亮进行实地拍摄,通过解算验证其可靠性,并对其实验结果进行了分析。
【学位授予单位】：西安科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：P23;P128
【图文】：

图2.6两种模型对比图

图 2.6 两种模型对比图 图 2.7 两种模型偏差图根据图 2.6 和图 2.7 可以得出，改进的蒙气差计算模型更加精确，与原始改正模型之间会产生改正偏差，它会随着天顶距的增大而增大，最大偏差达到 5″，所以为了获得更加精确地测站位置信息，本文采用改进的蒙气差计算模型公式，这会对最终天文定位定向精度产生较小的影响。2.4 天文导航传统方法天文导航主要分为两个任务：一是确定载体的位置即天文定位，二是确定载体的方向即天文定向。通常确定载体位置的方法采用经典的高度角法，是由法国航海学家在1875 年提出的，在利用仪器观测至少获取两个星体高度角的情况下，通过圆交会的方式，求解载体的天文经纬度；然而确定载体方向的方式，应用最广泛的是时角法[6]。通常情况下，由于北极星运动速度较其他星体慢一点，所以一般情况下是利用观测北极星来进行天文定向，通过记录观测天体瞬间的时间，以及测站的近似天文经纬度，来完成天文定向。在航天航空领域里，一般是在飞行器上安装星敏感跟踪器，利用星敏感跟踪器对

【参考文献】

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本文编号：2724584